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JPS6017391B2 - Self-curing coating composition - Google Patents
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JPS6017391B2 - Self-curing coating composition - Google Patents

Self-curing coating composition

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Publication number
JPS6017391B2
JPS6017391B2 JP1374680A JP1374680A JPS6017391B2 JP S6017391 B2 JPS6017391 B2 JP S6017391B2 JP 1374680 A JP1374680 A JP 1374680A JP 1374680 A JP1374680 A JP 1374680A JP S6017391 B2 JPS6017391 B2 JP S6017391B2
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JP
Japan
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alkyl
titanate
composition
zinc
silicate
Prior art date
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Application number
JP1374680A
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ステイ−ブン・デイ−・ジヨンソン
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KUTSUKU PEINTO ANDO BUAANITSUSHI CO
Original Assignee
KUTSUKU PEINTO ANDO BUAANITSUSHI CO
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 この発明は触媒未添加の珪酸ェステルとチタン酸アルキ
ルとのブレンドから得られたバインダーを含んでなる、
自己硬化性で、単一包装の、無機質の、亜鉛に富むコー
ティング組成物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention comprises a binder obtained from a blend of an uncatalyzed silicate and an alkyl titanate.
A self-curing, single-pack, inorganic, zinc-rich coating composition.

更に詳しく述べるならば、本発明のバインダーはチタン
酸アルキルェステルと混合された、低い加水分解レベル
の中性もしくはアルカリ性達酸アルキルェステルから調
製され、これにはコポリマーブレンド中のTi02及び
Si02の合計重量に対してTi02として約10〜6
0重量%のチタン酸アルキルが存在する。先行技術の説
明 無機質の、亜鉛に富むペイントは、強度に酸性又はアル
カリ性でない塩分及び大気条件において、鉄金属を腐食
から保護するために、長い間用いられてきた。
More specifically, the binder of the present invention is prepared from a low hydrolysis level neutral or alkaline acid alkyl ester mixed with a titanate alkyl ester, which includes the addition of Ti02 and Si02 in a copolymer blend. Approximately 10-6 as Ti02 relative to the total weight
There is 0% by weight of alkyl titanate. Description of the Prior Art Mineral, zinc-rich paints have long been used to protect ferrous metals from corrosion in salt and atmospheric conditions that are not strongly acidic or alkaline.

亜鉛に富むペイントコーティング組成物は、基本的には
、陰極的保護を与えるために亜鉛末と鉄基材との間に電
気的接触をせしめる多孔質のシリケートマトリックス中
の微細亜鉛末もしくは亜鉛粉末からなる。これらのコー
ティングが第2次世界大戦の頃に開発、導入されて以釆
、研究はそれらの取扱い及び適用を簡単にすることに向
けられていた。
Zinc-rich paint coating compositions essentially consist of finely divided zinc dust or zinc powder in a porous silicate matrix that provides electrical contact between the zinc dust and the ferrous substrate to provide cathodic protection. Become. Since these coatings were developed and introduced around World War II, research has been directed toward simplifying their handling and application.

初期のコーティングは亜鉛末及び水性珪酸ナトリウムか
らなり、高温でべーキングするか又は酸性溶液を後で適
用してアルカリを中和することにより硬化されるもので
あった。後になって、水性珪酸カリウム、リチウム又は
第三級アンモニウム塩をバインダーとして利用する自己
硬化性のコーティングが開発された。このタイプのコー
ティングは乾燥により不溶性となるものであった。亜鉛
に富む無機ペイント及びコーティング組成物を与える第
2の方法は有機溶剤、通常は部分加水分解された蓮酸エ
チルのアルコール溶液を利用するものであった。
Early coatings consisted of zinc dust and aqueous sodium silicate and were cured by baking at high temperatures or by subsequent application of acidic solutions to neutralize the alkali. Later, self-curing coatings were developed that utilized aqueous potassium, lithium or tertiary ammonium silicates as binders. This type of coating would become insoluble upon drying. A second method of providing zinc-rich inorganic paint and coating compositions utilized an organic solvent, usually an alcoholic solution of partially hydrolyzed ethyl lotus acid.

このタイプのコーティング組成物は蓬酸エチルバインダ
ーと大気水分との反応により硬化される。珪酸エチル、
Si(OC2公)4、はこれらの反応においてバインダ
ーとして機能する。
Coating compositions of this type are cured by reaction of the ethyl oxalate binder with atmospheric moisture. ethyl silicate,
Si(OC2K)4, functions as a binder in these reactions.

これはこの珪酸エチルが、次式で示すように、2段の加
水分解及び縮合反応により大気水分と反応するからであ
る。Si(OC2日5)4十が20一Si02十4 C
2日50日この反応はコーティング組成物として実際に
有効であるにはあまりに遅すぎるので、実際は珪酸エチ
ルバインダーは酸安定剤の添加により予備反応させられ
ており、安全な反応は80〜90パーセントの水の量が
必要とされる。
This is because this ethyl silicate reacts with atmospheric moisture through a two-stage hydrolysis and condensation reaction, as shown in the following formula. Si (OC2 day 5) 40 is 201 Si02 14 C
This reaction is too slow to be of practical use as a coating composition, so the ethyl silicate binder is actually pre-reacted by the addition of an acid stabilizer, and a safe reaction is 80-90 percent. amount of water is required.

酸、特に塩酸又は硫酸の如き強錫酸は加水分解反応を触
媒し、おそらくは下記の式に示すようにしてシラノール
加水分解生成物を求核性のイオン形よりも反応性の低い
ブロトン形で存在せしめることにより、この系を準安定
性にする。かかる酸が存在している限り、この系は化学
量論量より多い量の水をも許容してゆっくり縮合する。
Acids, particularly strong stannic acids such as hydrochloric acid or sulfuric acid, catalyze the hydrolysis reaction, possibly causing the silanol hydrolysis products to exist in the brotonic form, which is less reactive than the nucleophilic ionic form, as shown in the equation below. This makes the system metastable. As long as such acids are present, the system will tolerate more than stoichiometric amounts of water and condense slowly.

しかし、酸が中和され、そしてこの系がアルカリ性にな
ると直ちに、ゲル化が急速に起る。これは、おそらくは
、下記の式に従って、イオン化されたシラノール基が他
のシリケート又はシラノール基の珪素原子を求核攻撃し
てシロキサン結合を形成するからである。酸安定化され
たバインダーは次いで、ダルク、クレー、雲母、酸化鉄
などの如き中性のフィラ−及び追加の溶剤と調合され、
亜鉛末とは別に包装される。
However, as soon as the acid is neutralized and the system becomes alkaline, gelation occurs rapidly. This is probably because the ionized silanol groups nucleophilically attack the silicon atoms of other silicate or silanol groups to form siloxane bonds, according to the formula below. The acid stabilized binder is then formulated with neutral fillers such as dalc, clay, mica, iron oxide, etc. and additional solvents,
Packaged separately from zinc dust.

亜鉛末は適用の直前に縄拝され、酸安定化剤と反応し、
混合物を約8〜2岬時間内にゲル化せしめる。液体混合
物が表面に適用されると、溶剤は蒸発し、酸安定化剤は
亜鉛と反応するか又は蒸発し、大気湿度としての水分は
この系を硬化せしめる。このような先行技術の、亜鉛に
富むコーティングの技術及び組成物は、従って、計量し
、包装し、かつコーティングの適用の直前に混合するこ
とを必要とするという、二包装系材料であることの欠点
を有するのである。
Zinc dust is coated immediately before application and reacts with an acid stabilizer,
The mixture is allowed to gel within about 8 to 2 hours. When the liquid mixture is applied to the surface, the solvent evaporates, the acid stabilizer reacts with the zinc or evaporates, and the moisture as atmospheric humidity causes the system to harden. Such prior art zinc-rich coating techniques and compositions therefore suffer from being two-pack materials that require metering, packaging, and mixing immediately prior to application of the coating. It has its drawbacks.

また、亜鉛とキヤリャー組成物の個々の包装がいったん
混合されると、コーティングは比較的短時間内、通常は
2〜3時間内に使用しなければならなかったのである。
硬化時間後に未使用の材料は捨てねばならないのである
。この先行技術組成物の他の欠点は二成分系に要求され
る不経剤な包装及び処理、時間のかかる包装及び混合、
並びに所定の包装単位におけるよりも多量に使用してし
まうという問題を含む。許容され得る保存寿命を有する
、無機質の、亜鉛に富む、単一包装のコーティング組成
物であり、大気に曝されたときに自己硬化性であるよう
なコーティング組成物を提供することはペイント及びコ
ーティング工業における長い間の目標であったのである
。本発明の単一包装の、無機質の、亜鉛に富むペイント
及びコーティング組成物は、珪酸アルキル及びチタン酸
アルキルの混合物からなるバインダーを用いることによ
って保存寿命安定性及びほどよい硬化速度を有する単一
包装のコーティング組成物を提供することにより、かか
る目標を達成するものである。発明の要旨 本発明は、チタン酸アルキルと混合された触媒未添加の
珪酸アルキルからなる新規なバインダーと所望のフイラ
ー及び溶剤といつしよにされていてもよい亜鉛末とを用
いる、自己硬化性で、単一包装の、無機質の、亜鉛に富
むコーティング組成物を提供することにより、先行技術
の限界及び欠点を解消する。
Also, once the individual packages of zinc and carrier composition were mixed, the coating had to be used within a relatively short period of time, usually within 2 to 3 hours.
After the curing time, unused material must be discarded. Other disadvantages of this prior art composition include the sterile packaging and processing required for two-component systems, the time-consuming packaging and mixing;
and the problem of using more than in a given packaging unit. It is desirable to provide an inorganic, zinc-rich, single-pack coating composition that has an acceptable shelf life and is self-curing when exposed to the atmosphere. This has been a long-standing goal in industry. The single-pack, inorganic, zinc-rich paint and coating compositions of the present invention have shelf-life stability and moderate cure rates by using a binder comprised of a mixture of alkyl silicates and alkyl titanates. This goal is achieved by providing a coating composition of the present invention. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a self-curing method using a novel binder consisting of an uncatalyzed alkyl silicate mixed with an alkyl titanate and optionally a zinc dust with the desired filler and solvent. The present invention overcomes the limitations and disadvantages of the prior art by providing a single package, mineral, zinc-rich coating composition.

本発明の自己硬化性のコポリマーブレンド‘まTi02
及びSi02の合計重量パーセントに対してTi02と
して約10〜6の重量%のチタン酸アルキルを含む。包
装安定性及び許容可能な硬化速度が低下するようなチタ
ネート改質の上限は存在しないけれども、50〜6の重
量%より高いレベルになると泥割れに関する問題が生じ
はじめる。好ましいレベルはTi02及びSi02の合
計重量パーセントに対してTj02としてチタネート2
0〜4の重量%である。新規バインダーの蓬酸アルキル
成分は下記の式:Si(OR)4十が20−Si02十
4ROH(式中、Rはエチル、n‐プロピル、イソプロ
ピル、n‐ブチル、ィソブチル、第二級ブチル及び2‐
エチルヘキシルからなるアルキル群から選ばれるアルキ
ル基を表わす)に従う、触媒未添加シリケートの硬化を
利用するものである。
Self-curing copolymer blend of the present invention'MaTi02
and about 10 to 6 weight percent alkyl titanate as TiO2 based on the total weight percent of SiO2. Although there is no upper limit to titanate modification such that packaging stability and acceptable cure rates are reduced, problems with mud cracking begin to occur at levels above 50-6 weight percent. The preferred level is titanate 2 as Tj02 relative to the total weight percent of Ti02 and Si02.
0-4% by weight. The alkyl oxalate component of the new binder has the following formula: Si(OR)40 is 20-Si024ROH (wherein R is ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, secondary butyl, and -
(representing an alkyl group selected from the alkyl group consisting of ethylhexyl), the curing of uncatalyzed silicate is utilized.

ここに用いる蓮酸アルキルボリマーの語及びアルキルポ
リマーに対する他の語はポリマー中に存在するかもしれ
ない低分子量二塁体、三量体等を含む意図であることを
理解されたい。好ましい態様においては下記式で示され
るような2段の低レベルの加水分解と縮合反応により中
性もしくはアルカリ性の状態で硬化をするテトラエチル
オルトシリケ−トの如き触媒未添加の珪酸エチルが用い
られる。Si(OC2日5)4十が20一Si02十4
C2日50日チタン酸ァルキル成分は珪酸ァルキル成分
と同様に加水分解及び縮合反応することにより硬化し、
この反応は下記式:Ti(OR)4十が夕→Ti02十
狐OH(式中、R‘まエチル、n‐プロピル、ィソプロ
ピル、n‐ブチル、ィソブチル、第二級プチル及び2‐
エチルヘキシルからなるアルキル群から選ばれるアルキ
ル基を表わす)で示すことができる。
It is to be understood that the term alkyl lotus acid polymer and other terms for alkyl polymer as used herein is intended to include low molecular weight dimers, trimers, etc. that may be present in the polymer. In a preferred embodiment, an uncatalyzed ethyl silicate such as tetraethylorthosilicate, which is cured in a neutral or alkaline state through a two-stage low-level hydrolysis and condensation reaction as shown in the following formula, is used. . Si (OC2 day 5) 40 is 201 Si02 14
C 2 days 50 days The alkyl titanate component is cured by hydrolysis and condensation reaction in the same way as the alkyl silicate component,
This reaction is carried out by the following formula: Ti(OR) 40 ga Yu→Ti02 0 OH (wherein R'maethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, secondary butyl and 2-
(represents an alkyl group selected from the alkyl group consisting of ethylhexyl).

珪酸アルキル及びチタン酸アルキル成分は亜鉛末もしく
は亜鉛粉といつしよに混合されて亜鉛に富む、鉄金属基
材用のプラィマ−又はコーティング組成物を与える。
The alkyl silicate and alkyl titanate components are intermittently mixed with zinc dust or powder to provide a zinc-rich primer or coating composition for ferrous metal substrates.

亜鉛に加えて、タルク、クレー、雲母、酸化鉄、改質ペ
ントナイトの如き中性フィラーや他の所望のフィラーな
どの他の所望の成分をキシレンの如き追加の溶剤ととも
に添加してもよい。亜鉛末及び所望の成分を含む珪酸ア
ルキル、チタン酸アルキルコポリマーバィンダーは許容
可能な保存寿命を示し、コーティングとして用いられた
ときに、下記式:森i(OR)4十yTi(OR)4 十2(x+y)弘○→(Si02)x (Ti02)y+心舵OH+沙R′OH (式中、R及びRはエチル、n‐プロピル、イソブロピ
ル、n‐ブチル、イソプチル、第二級ブチル及び2‐エ
チルヘキシルから本質的になるアルキル群から選ばれる
アルキル基である)に従って、水分と反応して硬化する
In addition to zinc, other desired ingredients may be added, such as talc, clay, mica, iron oxide, neutral fillers such as modified pentonite, and other desired fillers, along with additional solvents such as xylene. The alkyl silicate, alkyl titanate copolymer binder containing zinc dust and the desired ingredients exhibits an acceptable shelf life and when used as a coating has the following formula: Mori(OR)40yTi(OR)40 2 (x + y) Hiro○ → (Si02) - an alkyl group selected from the alkyl group consisting essentially of ethylhexyl), it reacts with moisture and hardens.

前述の反応の硬化速度は、反応混合物中のチタン酸アル
キルの割合が増加すると硬化速度も増加するので、所定
範囲内でコントロールすることができる。
The curing rate of the aforementioned reaction can be controlled within a predetermined range, since the curing rate increases as the proportion of alkyl titanate in the reaction mixture increases.

前述したように、本発明に係るコーティング組成物はT
i02及びSi02の合計重量に対してTi02として
チタネート約10%という効果の下限レベルを有するこ
とが見出された。先行技術とは異なり、本発明の利点は
チタン酸アルキルを低速度の加水分解及び縮合反応を利
用する珪酸ァルキルと混合し、酸性もしくは触媒添加蓬
酸アルキルを排除することにより達成されて、無機質の
、亜鉛に富む、単一包装のコーティング組成物を与える
のである。
As mentioned above, the coating composition according to the present invention has T
It has been found to have a lower level of effectiveness of about 10% titanate as Ti02 relative to the total weight of i02 and Si02. Unlike the prior art, the advantages of the present invention are achieved by mixing alkyl titanates with alkyl silicates using slow hydrolysis and condensation reactions, eliminating acidic or catalyzed alkyl oxalates, resulting in the formation of inorganic , providing a zinc-enriched, single-pack coating composition.

本発明の他の特徴は新規な二成分バインダーの、大気水
分に曝されたときに自己硬化する能力である。
Another feature of the invention is the ability of the new two-component binder to self-cure when exposed to atmospheric moisture.

本発明の他の特徴は、鋼、鉄及び他の鉄含有材料用の、
塩性の環境及び強酸性でも強アルカリ性でもない組成物
中の他の腐食条件に耐えることができる、ブラィマー及
びコーティング組成物を提供することである。
Other features of the invention include:
It is an object to provide brimer and coating compositions that can withstand saline environments and other corrosive conditions in compositions that are neither strongly acidic nor strongly alkaline.

本発明の他の目的及び利点は、当業者にとっては、この
明細書並びに本発明の種々の特徴を説明する例の記載か
ら明らかになるであろう。
Other objects and advantages of the invention will become apparent to those skilled in the art from this specification and the description of examples illustrating various features of the invention.

発明の詳細な説明 本発明は二成分バインダーを利用して、大気中の水分と
反応して硬化するような単一包装の、亜鉛に富む、コー
ティング組成物を提供する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention utilizes a two-component binder to provide a single-pack, zinc-rich coating composition that cures upon reaction with atmospheric moisture.

桂酸アルキル成分は、チタン酸アルキル成分とともに、
コポリマーの系を形成するために利用され、この系に亜
鉛末又は亜鉛粉粒子が添加されて新規な、亜鉛に富むコ
ーティング組成物を提供する。本発明の好ましい態様に
おいては、蓬酸エチル、Si(OC2日5)4、は触媒
未添加の蓮酸アルキルとして利用される。珪酸エチルは
本発明に従ってチタン酸アルキルといつしよにされたと
きに許容され得る硬化速度を与えるばかりでなく、現在
の市場を考慮するならば商業的に魅力的である。しかし
ながら、下記の例により説明するように、低レベルの加
水分解を利用して安定な単一包装成分を与える珪酸エチ
ル成分は単独では本発明の利点を与えるのに十分ではな
い。触媒未添加の蓮酸エチルコーティング組成物は保存
安定性を示すであろうけれども、その硬化速度は総じて
許容されないものである。例1エチルシリケート40は
テトラエチルオルトシリケート及びダィマー、トライマ
ー等の混合物であり、約42%の加水分解レベルを示す
The alkyl citrate component, together with the alkyl titanate component,
The present invention is utilized to form a system of copolymers to which zinc dust or zinc powder particles are added to provide a novel zinc-rich coating composition. In a preferred embodiment of the invention, ethyl oxalate, Si(OC2day5)4, is utilized as the uncatalyzed alkyl oxalate. Ethyl silicates not only provide acceptable cure rates when combined with alkyl titanates in accordance with the present invention, but are also commercially attractive given the current market. However, as illustrated by the examples below, the ethyl silicate component alone is not sufficient to provide the benefits of the present invention by utilizing low levels of hydrolysis to provide a stable single packaged component. Although uncatalyzed ethyl oxalate coating compositions may exhibit storage stability, their cure rates are generally unacceptable. Example 1 Ethyl silicate 40 is a mixture of tetraethylorthosilicate and dimers, trimers, etc. and exhibits a hydrolysis level of about 42%.

この蓮酸エチルはSi02として40%のシリカを含み
、酸性でもアルカリ性でもない。エチルシリケート40
の下記の組成物を実験用Cowles分散装鷹により調
製した。重量(グラム) 材 料 160 エチルシリケート40 100 キシレン(完全燈梓) 170 クレー 3o 改質ペントナイト 1200 亜鉛末(完全に分散するまで高速で
粉砕し、次いで蝿梓下にゆっくり添加する) 274 キシレソ この組成物は数ケ月間エージングしたときにおだやかな
ピグメント沈降及び良好な安定性を示したが、適用され
たときにはフィルムは3週間の硬化後においても未だ湿
潤で柔軟であった。
This ethyl lotus acid contains 40% silica as Si02 and is neither acidic nor alkaline. Ethyl silicate 40
The following compositions were prepared in a laboratory Cowles dispersion hawk. Weight (grams) Materials 160 Ethyl silicate 40 100 Xylene (Kantou Azusa) 170 Clay 3o Modified Pentonite 1200 Zinc dust (pulverized at high speed until completely dispersed, then slowly added to the bottom of the fly) 274 Xylene The composition showed mild pigment settling and good stability when aged for several months, but when applied the film was still wet and flexible after three weeks of curing.

アルキルオルトチタネート、Ti(OR)4、もシリケ
ートェステルと同様であって、珪酸アルキルと同様の加
水分解及び縮合反応をする。
Alkyl orthotitanate, Ti(OR)4, is also similar to silicate ester and undergoes the same hydrolysis and condensation reactions as alkyl silicate.

しかし、蓬酸アルキルとは明らかに異なり、チタン酸ア
ルキルは水と急速に反応し、特に短鎖アルキルェステル
の場合には反応はほとんど瞬間的である。従って、チタ
ン酸アルキルから、安定な、単一包装の、無機質で、亜
鉛に富むコーティング組成物を調製しようとしても、安
定なチタン酸アルキルは下記の例で説明する如く極めて
急速に硬化するから、有効なコーティングを与えなる。
例2 実験用Cowles分散装置により下記の組成物を調製
した。
However, in distinct contrast to alkyl oxalates, alkyl titanates react rapidly with water, and the reaction is almost instantaneous, especially in the case of short-chain alkyl esters. Therefore, when attempting to prepare a stable, single-pack, inorganic, zinc-rich coating composition from alkyl titanates, stable alkyl titanates cure very rapidly, as illustrated in the examples below. Provides an effective coating.
Example 2 The following composition was prepared in a laboratory Cowles dispersion apparatus.

重量(グラム) 材 料 272 テトラプチルチタネート 40 キシレン(完全縄枠) 170 クレー 3o 改質ペントナィト 1200 亜鉛末(完全に分散するまで高速で粉
砕し、次いで濃伴下にゆっくり添加) 228 キシレン この組成物は例1のものと同様の保存寿命安定性を示し
たが、総OF、60%相対湿度において鋼の表面に適用
したときにこのコーティング組成物は18分内に触れる
ほどに乾燥し、すぐその後に激しい泥割れを生じた。
Weight (grams) Materials 272 Tetraptyl titanate 40 Xylene (complete rope frame) 170 Clay 3o Modified pentonite 1200 Zinc dust (pulverized at high speed until completely dispersed, then added slowly with concentration) 228 Xylene This composition exhibited shelf-life stability similar to that of Example 1, but when applied to a steel surface at total OF, 60% relative humidity, this coating composition was dry to the touch within 18 minutes and immediately thereafter Severe mud cracking occurred.

この泥割れは明らかに、全部の溶剤がフィルム内から蒸
発してしまう前に表面が硬くなってしまった結果である
。次に、溶剤が拡散浸出するにつれて、生ずる応力が亀
裂の発生により解消されるのである。本発明によれば、
触媒未添加の珪酸アルキルをチタン酸アルキルと混合し
てコボリマーバィンダーを形成することにより、安定な
、単一包装の、亜鉛に富む、コポリマーコーテイング組
成物が製造される。
This mud cracking is apparently the result of the surface hardening before all the solvent has evaporated from within the film. Then, as the solvent diffuses and leaches out, the resulting stress is relieved by cracking. According to the invention,
A stable, single-pack, zinc-rich copolymer coating composition is produced by mixing uncatalyzed alkyl silicate with alkyl titanate to form a cobolymer binder.

蓮酸アルキル及びチタン酸アルキルのブレンドは安定な
、亜鉛に富む、自己硬化性のコーティング組成物用の有
効なバインダーを提供し、このバインダーは、下記式:
おi(OR)4十yTi(OR)4 十2(x+y)QO→ (Si02)x (Ti02)y+心KOH+WR′OH (式中、R及びRはエチル、n‐プロピル、イソプロピ
ル、n‐プチル、ィソプチル、第二級プルル及び2‐エ
チルヘキシルから本質的になるアルキル群から選ばれる
アルキル基である)に従って硬化する、コポリマーブレ
ンドであると思われる。
Blends of alkyl lotus acids and alkyl titanates provide effective binders for stable, zinc-rich, self-curing coating compositions, which have the following formula:
i(OR)40yTi(OR)412(x+y)QO→ (Si02)x (Ti02)y+KOH+WR'OH (wherein R and R are ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl , isoptyl, secondary purul, and 2-ethylhexyl).

反応硬化の速度は、コポリマーブレンド中のチタン酸ア
ルキルのレベルが比例的に増加するにつれて、増加する
The rate of reactive cure increases as the level of alkyl titanate in the copolymer blend increases proportionally.

混合物のチタン酸ァルキルの有効性について下限レベル
が存在することが見出されたのである。この有効性のレ
ベルはTi02及びSi02の合計重量に対してTi0
2としてチタネート約10%である。それ以上では包装
安定性及び許容可能な硬化速度が低下されるようなチタ
ネート改費の上限は存在しないということが見出された
。しかし、約50〜6の重量%を超えるレベルでは泥割
れの問題が起り始めるのである。最適な、好ましいレベ
ルは約20〜4の重量%である。下記の例は、本発明に
係る、混合オルトシリケート及びチタネートェステル、
珪酸エチル及びテトラブチルチタネート、からなる新規
なバインダー混合物を用いる、典型的なコーティングを
説明するものである。
It has been found that there is a lower limit level for the effectiveness of alkyl titanates in mixtures. This level of effectiveness is based on the total weight of Ti02 and Si02.
2, the titanate content is approximately 10%. It has been found that there is no upper limit for titanate conversion beyond which packaging stability and acceptable cure rates are reduced. However, at levels above about 50-6 weight percent mud cracking problems begin to occur. The optimal and preferred level is about 20-4% by weight. The following examples show mixed orthosilicates and titanate esters according to the invention,
1 illustrates a typical coating using a novel binder mixture consisting of ethyl silicate and tetrabutyl titanate.

例3 下記のオルトシリケート及びチタネ−トェステル、エチ
ルシリケート及びテトラブチルチタネート、のブレンド
から、本発明に係るコーティング組成物を製造した。
Example 3 A coating composition according to the invention was prepared from the following blends of orthosilicate and titanate ester, ethyl silicate and tetrabutyl titanate.

上記のコーティング組成物を通常のスプレーにより適用
し、88で及び60%相対湿度において19合内に触れ
る程度に乾燥した。
The above coating composition was applied by conventional spraying and dried to within 19 degrees of humidity at 88 degrees and 60% relative humidity.

一夜間の硬化後、組成物はメチルエチルケトン(MEK
)で飽充した布による摩擦に耐えるものであった。組成
物○及びEは泥割れの煩向を示し、他はその煩向を示さ
なかった。低分子量シリケートポリマー又はオルトェス
テル及びタイマー、トライマー等の混合物をオルトシリ
ケートヱステルの代りに用いることができるけれども、
オルトチタネートヱステルを用いるのが最良である。
After overnight curing, the composition is methyl ethyl ketone (MEK).
) was able to withstand friction caused by cloth filled with it. Compositions ◯ and E showed a tendency to mud cracking, while the others did not. Although low molecular weight silicate polymers or mixtures of orthoesters and timers, trimers, etc. can be used in place of the orthosilicate esters.
It is best to use ortho titanate esters.

というのは、重合度が減少する(オルトェステルでは0
)につれて、包装安定性は増加し、チタネートは湿度に
曝されると急速に硬化するのに十分な反応性を有する。
例4は部分加水分解され、縮合された珪酸エチルの使用
を説明するものである。例4 テトラエチルオルトシIJケートをアルカリ性触媒の存
在下に部分加水分解し、縮合した(約30%)。
This is because the degree of polymerization decreases (0 for orthoester).
), packaging stability increases and titanates are reactive enough to harden rapidly when exposed to humidity.
Example 4 illustrates the use of partially hydrolyzed and condensed ethyl silicate. Example 4 Tetraethyl orthosilicate IJ cate was partially hydrolyzed and condensed (approximately 30%) in the presence of an alkaline catalyst.

重量(グラム) 材 料 200 テトラエチルオルトシリケート 100 無水変性アルコール 9 脱イオン水 2 260 アンモニア 混合物を混合し、室温で24時間保持した。Weight (grams) Material 200 Tetraethyl orthosilicate 100 Anhydrous denatured alcohol 9 Deionized water 2 260 Ammonia The mixture was mixed and kept at room temperature for 24 hours.

次に、これを蒸留フラスコに移し、820の初期沸点に
加熱した。蒸留の間に温度は160qoに上昇し、この
温度で蒸留をやめると123グラムの蒸留物を生じた。
残留物は比重0.951、粘度0.8&ps及び30.
6%のSi02を有する曇りのある液体であった。蒸留
残留物から安定な単一包装の組成物を製造した。重量(
グラム) 材 料 150 部分加水分解蓮酸エチル82
テトラプチルチタネート40 キシレン
(完全鍵拝)170 クレー 30 改質ペントナイト 1200 亜鉛末(完全に分散するまで高速
で粉砕し、次いで蝿梓下にゆっくり添加) 128 キシレン 組成物は20分内(720F、74%相対湿度)に触れ
る程度に乾燥し、一夜間硬化後はメチルエチルケトン(
M旧K)に耐えるものであった。
This was then transferred to a distillation flask and heated to an initial boiling point of 820°C. During the distillation the temperature rose to 160 qo and when the distillation was stopped at this temperature 123 grams of distillate were produced.
The residue has a specific gravity of 0.951, a viscosity of 0.8&ps and 30.
It was a cloudy liquid with 6% Si02. A stable single-pack composition was produced from the distillation residue. weight(
grams) Material 150 Partially hydrolyzed ethyl oxalate 82
Tetraptyl titanate 40 Xylene (Complete Key) 170 Clay 30 Modified Pentonite 1200 Zinc dust (pulverized at high speed until completely dispersed, then slowly added under the fly) 128 Xylene composition within 20 minutes (720F, After drying to the touch (74% relative humidity) and curing overnight, methyl ethyl ketone (74% relative humidity)
M former K).

例4においては、アルカリ性触媒としてアンモニアを用
いる加水分解操作を、部分加水分解された低分子量ポリ
マーが得られるような1つの方法として、説明したもの
である。
In Example 4, a hydrolysis operation using ammonia as an alkaline catalyst is described as one method by which partially hydrolyzed low molecular weight polymers are obtained.

他の方法は米国特許第3056684号に記載の如き欧
加水分解及び例5に示す触媒禾添加の操作を含む。例5 ・ テトラ・エチルオルトシリケートを下記の操作に従
って部分加水分解し、縮合した(約42%)。
Other methods include European hydrolysis as described in US Pat. No. 3,056,684 and the catalytic addition procedure shown in Example 5. Example 5 - Tetra ethyl orthosilicate was partially hydrolyzed and condensed (approximately 42%) according to the following procedure.

重量(グラム) 材 料400 テト
ラエチルオルトシリケート 反応水が示された。
Weight (grams) Material 400 Tetraethylorthosilicate Reaction Water Shown.

次に、加水分解珪酸ェステルを用いて、安定な、単一包
装の、亜鉛に富むペイントを製造した。
The hydrolyzed silicate was then used to produce a stable, single-pack, zinc-rich paint.

重量(グラム) 材 料 256 部分加水分解珪酸エチル82
テトラブチルチタネート(完全燈梓) 170 クレー 3o 改質ペントナィト 1200 亜鉛末(完全に分散するまで高速で
粉砕し、次いで澄梓下にゆっくり添加) 202 キシレン 組成物は30分内(700F、60%相対湿度)に触れ
るほどに乾燥し、一夜間の硬化後メチルエチルケトン(
MEK)に耐えるものであった。
Weight (grams) Material 256 Partially hydrolyzed ethyl silicate 82
Tetrabutyl titanate (Kankan Toazusa) 170 Clay 3o Modified Pentonite 1200 Zinc dust (pulverized at high speed until completely dispersed, then slowly added under clear water) 202 Xylene composition within 30 minutes (700F, 60% relative After drying to the touch (humidity) and curing overnight, methyl ethyl ketone (
MEK).

チタネートヱステルといつしよにすれば、エチルシリケ
−ト40の如き低分子量シリケートポリマーも、安定な
、単一包装の、亜鉛に富むプラィマーを調製するのに用
いることができる。例6は、安定な単一包装の、亜鉛に
富むポリマーを調製するための、蓮酸アルキル及びチタ
ン酸アルキルバィンダーを用いる、典型的なコーティン
グ組成物を説明する。例6下記の一連の組成物はエチル
シリケート40及びテトラブチルチタネートのバインダ
ーの使用による典型的なコーティングの製造を示す。
As with titanate esters, low molecular weight silicate polymers such as ethyl silicate 40 can also be used to prepare stable, single-pack, zinc-rich primers. Example 6 describes a typical coating composition using an alkyl lotus and alkyl titanate binder to prepare a stable, single-pack, zinc-rich polymer. Example 6 The following series of compositions illustrates the preparation of a typical coating through the use of binders of ethyl silicate 40 and tetrabutyl titanate.

チタネート教質はTi02十Si02としての合計バイ
ンダーに対して20〜50%の範囲にある。
The titanate content is in the range of 20-50% of the total binder as Ti02 + Si02.

200 無水エタノール 35 脱イオン水 混合物を、鷹枠器、ヒーター及びコンデンサーを備えた
反応フラスコに入れた。
The 200% absolute ethanol 35% deionized water mixture was placed in a reaction flask equipped with a hawk frame, heater, and condenser.

これを8ぴ○で2時間還流し、次いで放冷した。カール
フィッシャーの水分分析によると0.85%の水又は約
15%の未サンドプラストを掛けた鋼の表面に通常のス
プレーにより適用すると、全ての組成物は30分内(7
00F、60%相当湿度)に触れるほどに乾燥した。組
成物B,C及びDだけが、一夜間の硬化後に、メチルエ
チルケトン(M旧K)に耐えるものであった。更に1日
間硬化後、組成物Aもメチルエチルケトン(MEK)耐
性となった。これらの組成物は少なくとも6ケ月の保存
安定性を示し、2000時間の塩スプレー試験(AST
MB‐117)において何ら影響されなかった。上述の
例は珪酸エチルヱステル及びテトラブチルチタネートの
利用を記載した。
This was refluxed at 8 pi for 2 hours and then allowed to cool. When applied by conventional spraying to the surface of unsandblasted steel with 0.85% water or approximately 15% water according to Karl Fischer moisture analysis, all compositions were dissolved within 30 minutes (7
It was so dry that it touched 00F (equivalent to 60% humidity). Only compositions B, C and D were resistant to methyl ethyl ketone (Mold K) after overnight curing. After curing for an additional day, Composition A also became methyl ethyl ketone (MEK) resistant. These compositions exhibit storage stability for at least 6 months and pass the 2000 hour salt spray test (AST).
MB-117) was not affected in any way. The above examples described the use of ethyl silicate and tetrabutyl titanate.

好ましい態様においてはエチルシリケートェステルは、
商業的な経済上の立場からのエチルシリケートェステル
の入手の可能性の故に、シリケート‐チタネートブレン
ド中のシリケート成分として用いられる。本発明のコポ
リマーバィンダー中のチタン酸アルキルとして用いられ
るチタン酸ブチルも同様に作用する他のチタネートェス
テルも入手可能である。当業者は本発明で用いられる他
のチタン酸アルキルの反応性又は加水分解速度はァルキ
ル基の大きさに依存するということを理解するであろう
。アルキル基が大きければ大きい種、加水分解速度は遅
くなるのである。コポリマーバィンダーにおける適用に
対しては、実際的な硬化速度に合うもっとも大きいアル
キル基は2‐エチルヘキシルである。下限においては、
テトラメチルチタネートは室温で固体であるが、芳香族
溶剤に不溶である。他のェステルは直鏡であっても分枝
鎖であってもよく、典型的にはエチル、n‐プロピル、
イソプロピル、ィソブチル、第二級ブチル等である。例
7はコポリマーブレンド‘こおける他のシリケート及び
チタネートヱステルの使用を説明する。例7棚酸アルキ
ル又はアルキルジルコニレートを本発明のコポリマーブ
レンド中のチタン酸アルキル成分といつしよにもしくは
この成分の代りに用いることができる。
In a preferred embodiment, the ethyl silicate ester is
Because of the availability of ethyl silicate esters from a commercial economic standpoint, they are used as the silicate component in silicate-titanate blends. Other titanate esters are available that function similarly to the butyl titanate used as the alkyl titanate in the copolymer binder of the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the reactivity or rate of hydrolysis of other alkyl titanates used in the present invention will depend on the size of the alkyl group. The larger the alkyl group, the slower the rate of hydrolysis. For applications in copolymer binders, the largest alkyl group that meets practical cure rates is 2-ethylhexyl. At the lower limit,
Tetramethyl titanate is solid at room temperature but is insoluble in aromatic solvents. Other esters may be straight or branched, typically ethyl, n-propyl,
These include isopropyl, isobutyl, and secondary butyl. Example 7 illustrates the use of other silicate and titanate esters in copolymer blends. EXAMPLE 7 Alkyl sherates or alkyl zirconylates can be used along with or in place of the alkyl titanate component in the copolymer blends of this invention.

2種のアルキルボレート組成物を調製した。Two alkyl borate compositions were prepared.

1つはチタン酸ァルキルとの比較をするために20/8
0の&03/Si02比を用い、他は混合シリケートノ
チタネートバィンダーの少量成分としてトリメチルポレ
ートを用いた。
One is 20/8 for comparison with alkyl titanate.
A &03/Si02 ratio of 0 was used; the others used trimethylporate as a minor component of the mixed silicate notitanate binder.

第3の組成物はチタン酸アルキルとの比較のため30/
70のZr02/Si02比においてアルキルジルコニ
レートを用いて調製された。本発明のコポリマーブレン
ド‘こおけるアルキルボレート及びアルキルジルコニレ
ートの使用を例8に説明する。例8 組成物Aでは、ボレート改質はコーティングの硬化を可
能にしたが、同様のレベルのチタネートよりかなり遅い
速度であった。
The third composition was 30/30% for comparison with alkyl titanates.
It was prepared using an alkyl zirconylate at a Zr02/Si02 ratio of 70. Example 8 illustrates the use of alkyl borates and alkyl zirconylates in copolymer blends of the present invention. Example 8 In Composition A, borate modification enabled the coating to cure, but at a much slower rate than similar levels of titanate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 保存寿命安定性を有し、金属基材に適用され、大気
水分に曝されたときに自己硬化性であつて完全に無機質
のコーテイングを与える、単一包装の、亜鉛に富むコー
テイング組成物であつて、(a)触媒末添加の、本質的
に中性もしくはアルカリ性の、式:Si(OR)_4(
式中、Rはエチル、n−プロピル、イソプロピル、n−
ブチル、イソブチル、第二級ブチル及び2−エチルヘキ
シルからなる群から選ばれるアルキルを表わす)で示さ
れる珪酸アルキル;(b)アルキルがエチル、n−プロ
ピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、第二級
ブチル及び2−エチルヘキシルからなる群から選ばれる
ものであるようなチタン酸アルキル;及び(c)亜鉛粉
末の混合物から本質的になり、成分(a)及び(b)は
前記亜鉛粉末の単なるバインダーとして機能し、この組
成物はフイルム形成性の有機ポリマーを添加されておら
ず、亜鉛粉末は陽極として機能してこの組成物でコート
した鉄基材を陰極的に保護するのに十分な量で存在し、
チタン酸アルキルはチタン酸アルキル及び珪酸アルキル
のそれぞれTiO_2及びSiO_2としての合計重量
に対してTiO_2として約10〜60%の量で存在す
る組成物。 2 チタン酸アルキルのTiO_2としての量がチタン
酸アルキル及び珪酸アルキルのそれぞれTiO_2及び
SiO_2としての重量に対して約20〜40重量%で
ある特許請求の範囲第1項記載の組成物。 3 珪酸アルキルが部分加水分解されたテトラエチルオ
ルトシリケートであり、チタン酸アルキルがテトラブチ
ルチタネートであり、そして亜鉛粉末が亜鉛末である特
許請求の範囲第1項記載の組成物。 4 液体ビヒクル及び中性フイラーを含む特許請求の範
囲第1項記載の組成物。 5 ビヒクルがキシレンであり、フイラーがクレーであ
る特許請求の範囲第4項記載の組成物。
Claims: 1. A single package of zinc that has shelf-life stability and is applied to a metal substrate to provide a self-curing, completely mineral coating when exposed to atmospheric moisture. (a) an essentially neutral or alkaline coating composition enriched with a catalyst of the formula: Si(OR)_4(
In the formula, R is ethyl, n-propyl, isopropyl, n-
(b) where the alkyl is ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, secondary and (c) a mixture of zinc powder, with components (a) and (b) acting as a mere binder for said zinc powder. The composition is free of added film-forming organic polymers and the zinc powder is present in sufficient amount to function as an anode and cathodically protect the ferrous substrate coated with the composition. death,
The alkyl titanate is present in the composition in an amount of about 10-60% as TiO_2 based on the total weight of the alkyl titanate and alkyl silicate as TiO_2 and SiO_2, respectively. 2. The composition of claim 1, wherein the amount of alkyl titanate as TiO_2 is about 20 to 40% by weight based on the weight of alkyl titanate and alkyl silicate as TiO_2 and SiO_2, respectively. 3. The composition according to claim 1, wherein the alkyl silicate is partially hydrolyzed tetraethylorthosilicate, the alkyl titanate is tetrabutyl titanate, and the zinc powder is zinc dust. 4. A composition according to claim 1, comprising a liquid vehicle and a neutral filler. 5. The composition of claim 4, wherein the vehicle is xylene and the filler is clay.
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